Pascalov zakon: formula, formulacija in uporaba

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 17:55

Sloviti francoski filozof, matematik in fizik iz 17. stoletja Blaise Pascal je pomembno prispeval k razvoju sodobne znanosti. Eden njegovih glavnih dosežkov je bila formulacija tako imenovanega Pascalovega zakona, ki je povezan z lastnostjo tekočih snovi in tlakom, ki ga ustvarjajo. Poglejmo si ta zakon podrobneje.

kratka biografija znanstvenika

Blaise Pascal se je rodil 19. junija 1623 v Clermont-Ferrandu v Franciji. Njegov oče je bil podpredsednik za pobiranje davkov in matematik, njegova mati pa je pripadala meščanskemu sloju. Pascal se je že od malih nog začel zanimati za matematiko, fiziko, literaturo, jezike in verske nauke. Izumil je mehanski kalkulator, ki je lahko izvajal seštevanje in odštevanje. Veliko časa je posvetil preučevanju fizikalnih lastnosti tekočih teles, pa tudi razvoju konceptov tlaka in vakuuma. Eno od pomembnih odkritij znanstvenika je bilo načelo, ki nosi njegovo ime - Pascalov zakon. Blaise Pascal je umrl leta 1662 v Parizu zaradi paralize nog - bolezni, kiki ga je spremljal od leta 1646.

koncept tlaka

Preden razmislimo o Pascalovem zakonu, se ukvarjajmo s tako fizikalno količino, kot je tlak. Je skalarna fizična količina, ki označuje silo, ki deluje na dano površino. Ko začne sila F delovati na površino A, pravokotno nanjo, se tlak P izračuna po naslednji formuli: P=F / A. Tlak se meri v mednarodnem sistemu enot SI v paskalih (1 Pa=1 N/m2), to je v čast Blaiseu Pascalu, ki je veliko svojih del posvetil vprašanje pritiska.

Če sila F deluje na dano površino A ne pravokotno, ampak pod nekim kotom α nanjo, bo izraz za tlak v tem primeru imel obliko: P=Fsin(α)/A, Fsin(α) je pravokotna komponenta sile F na površino A.

Pascalov zakon

V fiziki je ta zakon mogoče oblikovati na naslednji način:

Tlak na praktično nestisljivo tekočo snov, ki je v ravnotežju v posodi z nedeformabilnimi stenami, se prenaša v vse smeri z enako intenzivnostjo.

Pravilnost tega zakona lahko preverite na naslednji način: vzeti morate votlo kroglo, v njej narediti luknje na različnih mestih, to kroglo napolniti z batom in jo napolniti z vodo. Zdaj, s pritiskom na vodo z batom, lahko vidite, kako se izlije iz vseh lukenj z enako hitrostjo, kar pomeni, da je tlak vode v območju vsake luknje enak.

Tekočine in plini

Pascalov zakon je oblikovan za tekoče snovi. Tekočine in plini spadajo pod ta koncept. Vendar pa se za razliko od plinov molekule, ki tvorijo tekočino, nahajajo blizu ena drugi, zaradi česar imajo tekočine takšno lastnost, kot je nestisljivost.

Zaradi lastnosti nestisljivosti tekočine, ko se v določenem volumnu ustvari končni tlak, se prenaša v vse smeri brez izgube intenzivnosti. Točno to je tisto, kar je Pascalovo načelo, ki ni oblikovano samo za tekočine, ampak tudi za nestisljive snovi.

Glede na vprašanje "tlaka plina in Pascalovega zakona" je v tej luči treba reči, da se plini, za razliko od tekočin, zlahka stisnejo, ne da bi ohranili prostornino. To vodi v dejstvo, da se zunanji tlak, ki deluje na določeno prostornino plina, prenaša tudi v vse smeri in smeri, hkrati pa izgubi intenzivnost in bo njegova izguba močnejša, manjša je gostota. plina.

Tako je Pascalovo načelo veljavno samo za tekoče medije.

Pascal princip in hidravlični stroj

Pascalov princip se uporablja v različnih hidravličnih napravah. Za uporabo Pascalovega zakona v teh napravah velja naslednja formula: P=P₀+ρgh, tukaj je P tlak, ki deluje v tekočini na globini h, ρ - je gostota tekočine, P₀ je pritisk na površino tekočine, g (9, 81m/s^{2) - pospešek prostega padca blizu površine našega planeta.}

Načelo delovanja hidravličnega stroja je naslednje: dva cilindra, ki imata različne premere, sta med seboj povezana. Ta zapletena posoda je napolnjena z nekaj tekočine, kot je olje ali voda. Vsak cilinder je opremljen z batom, tako da med cilindrom in površino tekočine v posodi ne ostane zraka.

Predpostavimo, da določena sila F₁ deluje na bat v cilindru z manjšim prerezom, nato pa ustvari tlak P₁ =F 1_/A1_{. Po Pascalovem zakonu se tlak P}1 _{takoj prenese na vse točke prostora znotraj tekočine v skladu z zgornjo formulo. Kot rezultat, tlak P}1 _{s silo F}2_=P1 _A 2_=F1_A2_/A1_{. Sila F}2 _{bo usmerjena nasprotno sili F}1_{, to pomeni, da bo potisnila bat navzgor, medtem ko bo večja od sila F}1 _{točno tolikokrat, kolikor se razlikuje površina prečnega prereza valjev stroja.}

Tako vam Pascalov zakon omogoča dvigovanje velikih bremen z majhnimi uravnovešenimi silami, kar je neke vrste Arhimedov vzvod.

Druge aplikacije Pascalovega principa

Upoštevani zakon se ne uporablja samo v hidravličnih strojih, ampak tudi pri najdbahširša uporaba. Spodaj so primeri sistemov in naprav, katerih delovanje bi bilo nemogoče, če Pascalov zakon ne bi veljal:

• V zavornih sistemih avtomobilov in v znanem protiblokirnem sistemu ABS, ki preprečuje blokiranje koles avtomobila med zaviranjem, kar pomaga preprečiti zdrs in zdrs vozila. Poleg tega sistem ABS omogoča vozniku, da ohrani nadzor nad vozilom, ko slednje zavira v sili.
• V vseh vrstah hladilnikov in hladilnih sistemov, kjer je delovna snov tekoča snov (freon).